Bij de toepassing van elektrische actuatoren op het gebied van storingsbestendigheid presteert het analoge signaal van 4-20 mA aanzienlijk beter dan het analoge signaal van 2-10 V. Hoe komt dat?

2-10V signaalanalyse

Storingsonderdrukkingsdiagram voor 2-10V-signaal (DCL Huayi Intelligent Control)

Zoals weergegeven in het bovenstaande diagram:

Bij gebruik van 2-10V is de ingangssignaalstroom erg laag (0,059mA – 0,29mA) vanwege de hogere ingangsweerstand van de module (R=34K). Hierdoor is de signaal-ruisverhouding op dit pad erg laag, wat betekent dat de geleidende en stralingsonderdrukking slecht is. Met andere woorden, vanuit elektronisch ontwerpoogpunt is dit het meest kwetsbare onderdeel.

In het 2-10V signaalpad kan het uitgangsapparaat alleen de correctheid van de uitgangsspanning (Vo) aan de controllerzijde garanderen (omdat het spanningsfeedbackpunt zich dicht bij de uitgangspen bevindt). Aan de andere kant kan de correctheid van de ingangsspanning (Vi) aan de actuatorzijde niet worden gegarandeerd, omdat Vi = Vo + V_ruis + V_{grondverschil}, waar VnoiseV_{noise} En Vground−diffV_{ground-diff} zijn zeer gevoelig voor storingen, waardoor tijdelijke veranderingen optreden die onvermijdelijk zijn.

De lengte van de 2-10V signaalkabel, de interne weerstand en de afscherming hebben een aanzienlijke invloed op de storingsbestendigheid van het 2-10V signaal. Hoe langer de kabel, hoe hoger de interne weerstand en hoe slechter de afscherming, hoe slechter de storingsbestendigheid van het 2-10V signaal. Daarom wordt 2-10V doorgaans gebruikt voor communicatie over zeer korte afstanden.

4-20mA signaalanalyse

Anti-interferentiediagram voor 4-20mA-signaal (DCL Huayi Intelligent Control)

In vergelijking met 2-10V pakt 4-20mA twee cruciale zwakke punten van het 2-10V-signaal aan, zoals weergegeven in het bovenstaande diagram:

Bij gebruik van 4-20mA is de ingangssignaalstroom relatief hoog (4mA – 20mA) vanwege de lagere ingangsweerstand van de module (R=120 ohm). Dit resulteert in een hogere signaal-ruisverhouding over dit pad, wat betekent dat de geleidende en stralingsonderdrukking beter is. Hierdoor is het 4-20mA-signaal veel moeilijker te verstoren.

In het 4-20mA signaalpad kan het uitgangsapparaat de correctheid van de gehele uitgangslusstroom garanderen, inclusief zowel de stroom aan de uitgangszijde als de stroom bij de actuatoringang. Dit komt doordat de terugkoppeling van het uitgangscircuit gebaseerd is op de stroom aan het uiteinde van de 4-20mA lusuitgang, en deze stroom overal in de signaallus gelijk is. De stroom die bij de actuator wordt gemeten, moet daarom gelijk zijn aan de uitgangsstroom van de controller. Zelfs bij storingen en onregelmatigheden in de aarding kan het 4-20mA uitgangscircuit de correctheid van de signaalstroom garanderen door middel van actieve negatieve terugkoppeling.

De lengte van de 4-20mA signaalkabel en de interne weerstand ervan hebben weinig invloed op de storingsbestendigheid van het 4-20mA signaal. Daarom wordt 4-20mA veel gebruikt voor communicatie over lange afstanden.

Conclusie

Kortom, het 4-20mA-signaal heeft een aanzienlijk betere storingsbestendigheid dan het 2-10V-signaal in industriële omgevingen. Dit geldt ook voor toepassingen met elektrische actuatoren.